Zadania maturalne z chemii

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 2. (3 pkt)

Masa atomowa, cząsteczkowa i molowa Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Cząstki materii w stanie gazowym przemieszczają się chaotycznie w różnych kierunkach. W uproszczeniu można przyjąć, że średnia prędkość tych cząstek zależy wyłącznie od ich masy i od temperatury. W danej temperaturze iloczyn masy molowej gazu i kwadratu średniej prędkości jego cząsteczek jest wielkością stałą.

W tabeli podano średnie prędkości cząsteczek gazów w temperaturze 0 °C.

Nazwa gazu	Średnia prędkość, m ∙ s⁻¹
Azot	493
Tlen	461
Tlenek węgla(IV)	393

2.1. (0–2)

Napisz wartość średniej prędkości cząsteczek tlenku węgla(II) w temperaturze 0 °C oraz rozstrzygnij, czy w tej temperaturze wartość średniej prędkości cząsteczek wodoru jest większa czy mniejsza od 493 m ∙ s⁻¹. Odpowiedź uzasadnij.

Średnia prędkość cząsteczek tlenku węgla(II): m ∙ s⁻¹.

Rozstrzygnięcie dotyczące średniej prędkości cząsteczek wodoru:

Uzasadnienie:

2.2. (0–1)

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.


1.	W danej temperaturze średnia prędkość cząsteczek gazu jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z masy molowej.	P	F
2.	W danych warunkach ciśnienia i temperatury iloraz masy molowej i gęstości ma taką samą wartość dla wszystkich gazów doskonałych.	P	F

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 3. (1 pkt)

Wiązania chemiczne - ogólne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Energia sieciowa związków jonowych to ilość energii potrzebna do rozłożenia jednego mola krystalicznej substancji na jony leżące nieskończenie daleko od siebie. Jej wartość zależy od rozmiarów jonów i ich ładunków. Wraz ze wzrostem energii sieciowej rosną wartości temperatury topnienia substancji krystalicznych.

W tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej halogenków wybranych litowców.

Substancja	Energia sieciowa, kJ ∙ mol⁻¹	Substancja	Energia sieciowa, kJ ∙ mol⁻¹
LiF	1033	NaF	915
LiCl	𝑥	NaCl	778
LiBr	798	NaBr	𝑦
LiI	740	NaI	692

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Energia sieciowa 𝑥 chlorku litu wynosi około (640 / 740 / 840) kJ ∙ mol⁻¹, a energia sieciowa 𝑦 bromku sodu wynosi około (640 / 740 / 840) kJ ∙ mol⁻¹. Temperatura topnienia chlorku sodu jest równa 801 °C, a temperatura topnienia jodku sodu jest równa (662 / 882) °C.

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 3. (5 pkt)

Elektrony w atomach, orbitale Rodzaje wiązań i ich właściwości Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Napisz równanie reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Tytan jest lekkim metalem odpornym na korozję. W zależności od stopnia utlenienia tytanu chlorki tego pierwiastka odznaczają się różnymi właściwościami fizycznymi. Wartości temperatury topnienia i temperatury wrzenia dwóch związków tytanu z chlorem zestawiono w poniższej tabeli.

Wzór związku tytanu z chlorem	Temperatura topnienia, °C	Temperatura wrzenia, °C
TiCl₂	1035	1500
TiCl₄	– 24	136

Reakcja tlenku tytanu(IV) – o wzorze TiO₂ – z tetrachlorometanem w temperaturze 500 °C prowadzi do powstania chlorku tytanu(IV) oraz tlenku węgla(IV) (reakcja 1.). Z kolei chlorek tytanu(II) – jako jedyny produkt reakcji – można otrzymać w wyniku przepuszczania par chlorku tytanu(IV) w temperaturze 1040 °C nad metalicznym tytanem (reakcja 2.).

Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

3.1. (0–1)

Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał on graficzny (klatkowy) zapis konfiguracji elektronowej jonu Ti²⁺ w stanie podstawowym. W zapisie uwzględnij numer powłoki i symbol podpowłoki.

3.2. (0–1)

Uzupełnij tabelę. Wpisz wartości dwóch liczb kwantowych: głównej i pobocznej, które opisują stan energetyczny jednego z niesparowanych elektronów atomu tytanu w stanie podstawowym.

Liczby kwantowe	Główna liczba kwantowa 𝑛	Poboczna liczba kwantowa 𝑙
Wartości liczb kwantowych

3.3. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Sieć krystaliczna metalicznego tytanu składa się z (atomów / kationów) otoczonych chmurą zdelokalizowanych elektronów. W sieci krystalicznej chlorku tytanu(II) obecne są (atomy / jony). Ze wzrostem stopnia utlenienia tytanu w chlorkach (maleje / rośnie) jonowy charakter wiązania.

3.4. (0–2)

Napisz w formie cząsteczkowej równania opisanych reakcji otrzymywania TiCl₄ (reakcja 1.) i TiCl₂ (reakcja 2.). Rozstrzygnij, czy dana przemiana jest reakcją utleniania-redukcji. Zaznacz TAK albo NIE.

Równanie reakcji 1.:

Rozstrzygnięcie:

TAK

NIE

Równanie reakcji 2.:

Rozstrzygnięcie:

TAK

NIE

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 3. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej podano wzory substancji stałych o strukturze krystalicznej w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 1013 hPa.

Spośród poniższych substancji wybierz wszystkie te, które tworzą kryształy jonowe. Zaznacz wybrane substancje.

CaO

CH₃COONa

C₆H₅OH

C₆H₁₂O₆ (glukoza)

I₂

NH₄NO₃

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (1 pkt)

Szybkość reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Reakcja rozkładu tlenku azotu(V) przebiega według równania:

2N₂O₅ (g) → 4NO₂ (g) + O₂ (g)

Zależność szybkości tej reakcji od stężenia N₂O₅ przedstawia równanie kinetyczne:

𝑣 = 𝑘 ∙ c_N₂O₅

W temperaturze 65 °C wartość stałej szybkości reakcji 𝑘 jest równa 5,2 · 10⁻³ s⁻¹.

Na podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2004.

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.


1.	Stała szybkości 𝑘 opisanej reakcji prowadzonej w temperaturze T wyższej niż 65 °C będzie miała wartość mniejszą niż 5,2 · 10⁻³ s⁻¹.	P	F
2.	Początkowa szybkość reakcji rozkładu tlenku azotu(V) w temperaturze 65 °C wzrasta czterokrotnie po czterokrotnym wzroście stężenia N₂O₅.	P	F

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (1 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Liczba koordynacyjna to liczba najbliższych atomów lub jonów otaczających dany atom lub jon w sieci krystalicznej kryształu.

Tlenek germanu(IV) jest krystalicznym ciałem stałym. Istnieje w dwóch odmianach: alfa, α-GeO₂, oraz beta, β-GeO₂. Fragmenty struktur obu odmian przedstawiono poniżej (atomy Ge – szare, atomy O – czerwone).

Uzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

W odmianie α-GeO₂ liczba koordynacyjna dla atomu germanu wynosi (dwa / cztery / sześć). W strukturze odmiany β-GeO₂ dla orbitali walencyjnych atomu germanu zakłada się hybrydyzację (sp² / sp³).

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Fosfor tworzy wodorek zwany fosfiną (fosfanem) o wzorze PH₃. Cząsteczka tego związku ma strukturę podobną do cząsteczki amoniaku. W tabeli podano wartości masy cząsteczkowej oraz temperatury wrzenia (p = 1013 hPa) amoniaku i fosfiny.

Nazwa związku	Masa cząsteczkowa, u	Temperatura wrzenia, °C
amoniak	17	-33,33
fosfina	34	-87,75

Źródło: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
W temperaturze 25 °C i pod ciśnieniem 1013 hPa gęstość fosfanu jest (mniejsza / większa) od gęstości amoniaku. Fosfan jest substancją (mniej / bardziej) lotną niż amoniak, ponieważ oddziaływania między cząsteczkami fosfanu są (słabsze / silniejsze) niż między cząsteczkami amoniaku.

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (3 pkt)

Szybkość reakcji Stężenia roztworów Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Nadtlenek wodoru jest to substancja nietrwała, którą należy przechowywać w zimnym i ciemnym miejscu, gdyż w innych warunkach ulega powolnemu rozkładowi. Postęp rozkładu nadtlenku wodoru można badać np. za pomocą techniki miareczkowania.

W termostatowanym naczyniu umieszczono roztwór H₂O₂ o pewnym stężeniu, który utrzymywano w temperaturze 40 °C. W równych odstępach czasowych z tego roztworu pobierano próbki, które schładzano i miareczkowano za pomocą zakwaszonego roztworu manganianu(VII) potasu o stężeniu 0,0020 mol ∙ dm⁻³. Podczas miareczkowania zachodziła reakcja opisana równaniem:

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5O₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

Wyznaczenie objętości zużytego roztworu KMnO₄ pozwoliło obliczyć stężenie molowe H₂O₂ w próbce.

Objętość każdej pobieranej próbki była równa 2,0 cm³. Uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli.


Czas, minuty	0	10	20	30
Objętość KMnO₄, cm³	19,1	14,2	9,9	6,2

6.1. (0–2)

Uzupełnij poniższą tabelę, a następnie narysuj wykres przedstawiający zależność stężenia nadtlenku wodoru od czasu. Wartość stężenia zapisz w zaokrągleniu do trzeciego miejsca po przecinku.


Czas, minuty	0	10	20	30
Stężenie molowe H₂O₂, mol ∙ dm⁻³	0,048	0,036

Obliczenia pomocnicze:

6.2. (0–1)

Uzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru wraz z upływem czasu (rośnie / maleje / nie ulega zmianie).
Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru w temperaturze 40 °C jest (większa niż / mniejsza niż / taka sama jak) w temperaturze 20 °C.

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (1 pkt)

pH Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Badano szybkość reakcji opisanej równaniem

(CH₃)₃CCl (c) + H₂O (c) → (CH₃)₃C(OH) (aq) + HCl (aq)

Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B i jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Pomiar pH roztworu, w którym zachodzi opisana reakcja,

A.	pozwala na wyznaczenie szybkości tej reakcji,	ponieważ w miarę jej postępu	1.	pH roztworu pozostaje stałe.
			2.	pH roztworu maleje.
B.	nie umożliwia wyznaczenia szybkości tej reakcji,
			3.	pH roztworu rośnie.

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (1 pkt)

Szybkość reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W roztworze wodnym nadtlenek wodoru rozkłada się zgodnie z równaniem:

2H₂O₂ (aq) → 2H₂O (c) + O₂ (g)

Reakcja ta zachodzi powoli, stąd trudno zauważyć wydzielanie się tlenu.

Badano zależność szybkości rozkładu nadtlenku wodoru od stężenia wodnego roztworu tej substancji w temperaturze T = 40°C oraz w temperaturze T₁. Wyniki eksperymentu przedstawiono na poniższym wykresie.

Źródło: H.F. Holtzclaw, W.R. Robinson, College Chemistry, Lexington, Toronto 1988.

Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Dla danego stężenia nadtlenku wodoru szybkość jego rozkładu jest w temperaturze T₁ (mniejsza / większa), niż w temperaturze T = 40 °C, co oznacza, że temperatura T₁ jest (wyższa / niższa) od temperatury 40 °C.